更小更快更省流量的差分升級(jí)

摘要：你的遠(yuǎn)程升級(jí)還在升級(jí)整個(gè)APP?快來(lái)試試差分升級(jí)，立功科技基于AMetal SDK提供了一套完整的差分升級(jí)算法，升級(jí)固件更小、下載速度更快、大大降低網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定造成傳輸失敗概率，同時(shí)更節(jié)省內(nèi)存。

一、差分包原理

在講差分升級(jí)之前，先簡(jiǎn)單介紹一下差分升級(jí)的原理和概念，差分升級(jí)是將新老固件具有差異的部分剝離出來(lái)，例如固件從V1.1.0升級(jí)到V1.1.1，兩個(gè)固件相比只修改了1K的內(nèi)容，如下圖紅色部分為不同部分，將該部分剝離出來(lái)生成差分包Diff_V1.1.0~V1.11，通過(guò)云端將差分包推送到設(shè)備端，設(shè)備端接收完成之后，先解壓差分包，再通過(guò)差分恢復(fù)算法，根據(jù)差分包中的數(shù)據(jù)標(biāo)志，將新老固件進(jìn)行融合，變成新的固件，從而完成升級(jí)。

圖 1 差分原理

這種升級(jí)方式的優(yōu)點(diǎn)是升級(jí)固件更小、下載速度也更快，也更加節(jié)省內(nèi)存空間，相對(duì)于整包升級(jí)方式，缺點(diǎn)是依賴(lài)特定固件，例如該差分包為V1.1.0固件升級(jí)到V1.1.1固件的差分包Diff_V1.1.0~V1.1.1，該差分包只能用于升級(jí)版本號(hào)是V1.1.0固件的設(shè)備，其他版本號(hào)固件的設(shè)備不能用它升級(jí)，流程控制上要求比較嚴(yán)格，整包的升級(jí)則不依賴(lài)特殊固件，隨時(shí)可以升級(jí)。

圖 2 差分升級(jí)

二、差分升級(jí)架構(gòu)

立功科技基于AMetal SDK軟件平臺(tái)，設(shè)計(jì)了一套完整的差分升級(jí)的算法。以基于華大HC32L196芯片設(shè)計(jì)差分升級(jí)為例，該芯片F(xiàn)lash為256K(0x000_0000~0x0003_FFFF)，首先需要對(duì)Flash進(jìn)行劃分，主要?jiǎng)澐譃?個(gè)部分：BootLoader區(qū)、應(yīng)用區(qū)、download區(qū)、參數(shù)區(qū)，BootLoader區(qū)用于引導(dǎo)升級(jí)，應(yīng)用區(qū)為升級(jí)后的應(yīng)用程序，download區(qū)為下載差分包存儲(chǔ)區(qū)間，參數(shù)區(qū)用于存儲(chǔ)特定參數(shù)。各區(qū)大小按照實(shí)際使用情況，進(jìn)行合理劃分。

圖 3 flash劃分

三、差分升級(jí)流程

首先介紹BootLoader執(zhí)行的流程，如下圖所示，芯片上電或復(fù)位之后，首先開(kāi)始運(yùn)行BootLoader的代碼，之后檢測(cè)按鍵，按鍵作為升級(jí)的提示，如按鍵按下，準(zhǔn)備升級(jí)，進(jìn)入接收固件狀態(tài)，如接收到固件，對(duì)固件進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)通過(guò)后，置位跳轉(zhuǎn)標(biāo)志位，如校驗(yàn)未通過(guò)，重新進(jìn)入接收固件狀態(tài)。檢測(cè)到跳轉(zhuǎn)標(biāo)志位之后，檢查應(yīng)用程序是否有效，有效進(jìn)入應(yīng)用程序運(yùn)行，無(wú)效進(jìn)入接收固件狀態(tài)。如果沒(méi)有按鍵按下，檢查是否有升級(jí)標(biāo)志，有則解析download區(qū)的新固件，通過(guò)解壓縮算法和解差分算法，修改覆蓋舊固件，設(shè)置跳轉(zhuǎn)標(biāo)志，檢查應(yīng)用程序是否有效，有效則運(yùn)行應(yīng)用程序。

圖 4 升級(jí)流程

相信到這不少讀者已經(jīng)清楚升級(jí)的原理和升級(jí)的過(guò)程是怎么回事了，下面介紹一下差分固件的生成。

四、差分包制作

如開(kāi)篇所述，差分文件是將新老固件進(jìn)行對(duì)比，然后將有差異的部分取出，作為升級(jí)的固件。那么如何才能達(dá)到最小的差分固件呢?首先我們需要了解用于升級(jí)的MCU的Flash的最小擦除單位是多少，是512字節(jié)、1K、2K還是4K?這個(gè)與芯片相關(guān)，理論上劃分得越細(xì)，最后的生成文件也就會(huì)越小。

以HC32L196芯片為例，設(shè)置最小的分塊單位為1K，將新老兩份固件都按1K去劃分，劃分多少塊按兩份固件中最大的一個(gè)決定，不足的那個(gè)后面補(bǔ)0，例如新的固件35.3K，老固件34K，那么最終按新固件大小劃分，即按1K劃分，將兩份固件劃分為36塊，劃分之后，兩個(gè)固件對(duì)應(yīng)序號(hào)的塊分別進(jìn)行比較，將新固件不同于老固件的塊進(jìn)行標(biāo)記和壓縮，最后將所有不同的塊壓縮為一個(gè)包，即差分升級(jí)包，到此差分升級(jí)包制作完成。AMetal SDK中提供了一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于制作差分包的上位機(jī)工具，借助該工具可簡(jiǎn)單完成差分文件的制作。

圖 5 差分固件格式